Имитатор изображения точечных объектов Советский патент 1985 года по МПК G09B9/00 

Изобретение относится к автоматике и вычислительной технике, в частности к устройствам для имитации сигналов точечных объектов, и может быт использовано при создании средств обу чения и тренировки операторов. Цель изобретения - повышение точности имитатора. На фиг. 1 представлена структура имитатора; на фиг. 2 - формирователь импульсов (записи); на фиг. 3 - блок сравнения; на фиг. 4 - мультиплексор и коммутатор; на фиг. 5 - цифроаналоговый преобразователь. Имитатор изображения точечных объектов содержит формирователь 1 кодов, формирователь 2 импульсов (запи си), блок 3 памяти, блок 4 сравнения счетчик 5 (координаты X), мультиплексор б, счетчик 7 (адресов), регистр 8 (кода яркости), цифроаналоговый преобразователь 9, генератор 10, счетчик 11 (длительности), триггер 12, коммутатор 13, регистр 14 (координаты X)5 блок 15 сравнения, счетчик 16 (координаты У), генератор 17, видеоконтрольное устройство, представляющее собой блок 18 индикадии. Формирователь 2 (фиг. 2) содержит дифференцирующую цепочку, состоящую из конденсатора 19 и резистора 20, дифференцирующую цепочку, состоящую из конденсатора 21 и резистора 22, инвертор 23, триггер 24, элемент И-НЕ 25, триггер 26, дифференцирующую цепочку, состоящую из конденсатора 27 и резистора 28, инвертор 29, дифферен цирующую цепочку, состоящую из конденсатора 30 и резистора 31, инвертор 32, дифференцирующую цепочку, состоящую из конденсатора 33 и резистора 34, инверторы 35 и 36, дифференцирующую цепочку, состоящую из конден сатора 37 и резистора 38, инвертор 39 Блоки 4 и 15 (фиг. 3) содержат элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ШШ 40,инверторы 41 и элемент И-НЕ 42. Мультиплексор 6 и коммутатор 13 (фиг. 4) объединены, так как имеют общие цепи управления и содержат элементы И-НЕ 43 и 44, инвертор 45 и элементы И-11Е 46. и 47. Цифроанапоговый преобразователь 9 (фиг. 5) содержит диоды 48 резистора 49 и 50, транзиctop 51, резистор 52, инвертор 53 н диод 54. Имитатор изображения точечных объектов работает в двух режимах. Режим сортировки данных. Он осуществляется за период гашения обратного хода луча видеоконтрольного устройства, что соответствует начальному участку строки. Длительность цикла сортировки задается счетчиком 11. За время цикла сортировки производится анализ массива данных, содержащихся в блоке 3, выявляются данные о точечных объектах, подлежащих отображению на строке, следующей за циклом сортировки. По приходу строчного синхроимпульса на синхронизируюпщй вход устройства от телевизионной системы генератор 10 устанавливается в исходное . состояние, счетчик 11 обнуляется, выход триггера 12 устанавливается в состояние 1,состояние формирователя 2 не изменяется. Триггер 12 запрещает передачу колебаний генератора 10 через коммутатор 13 к счетчику 16 координаты X и разрешает передачу через коммутатор 13 и мультиплексор 6 на счетный вход счетчика 7. При этом запрещается прохождение через мультиплексор 6 сигнала Выполнить с входа формирователя 2. Счетчик 7 начинает циклический сче и перебор адресов ячеек блока 3. Одновременно счетчик 11 ведет отсчет импульсов, максимальное количество которых, укладывающееся в цикл сортировки, соответствует количеству страниц блока 3. По мере перебора адресов блока 3 на выходах последнего появляются кодовые слова, состоящие из разрядов координат точечного объекта по вертикали и горизонтали и разрядов кода яркости объекта. В режиме сортировки код одной координаты сравнивается с кодом на выходе счетчика 5 в схеме преобразователя 9. Счетчик 5 устанавливается в нулевое состояние в начале телевизионного кадра кадровым синхроимпульсом, поэтому код на его выходе соответствует номеру строки телевизионного растра. В том случае, если в массиве данных обнаруживается объект с координатой, соответствующей номеру строки, подлежащей отображению, на выходе схемы совпадения кодов блока 4 формируется короткий отрицательный импульс. Этот импульс производит запись кодов координаты X и яркости объекта в регистры 8 и 14 соответственно. По завершении цикла сортировки на входе счетчика 11 формируется импульс, пе-реключающий триггер 12. Таким образом запрещается передача колебаний генератора 10 через мультиплексор 6, а разрешается их подача на вход счетчика 16 и.формирование сигналов записи в формирователе 2.

При этом на выходе счетчика 7 устанавливается тот же адрес, что и до начала сортировки. Этим достигается постоянная готовность блока памяти 3 к приему данных на очередную страницу.

Режим загрузки и воспроизведения, Этот режим осуществляется на активном участке строки телевизионной развертки. В этом режиме производятся операции: загрузка данных в блок 3 от внешнего задатчика - формирователя кодов (координат точечных объектов); воспроизведение на выходе устройства в необходимый момент времени информации в регистрах 8 и 14.

Режим загрузки осуществляется следующим образом.

По готовности данных об очередном объекте либо обновленных данных об объекте, подаваемых на входы блока 3, на вход формирователя 2 поступает синхроимпульс Выполнить, имеющий положительную полярность. Передним фронтом этого импульса, проходящего через мультиплексор 6, осуществляется смена кода адреса счетчика 7 и блока 3. Формирователь 2 приводится в состояние готовности по приходу очередного строчного синхроимпульса, производится дополнительная подготовка и по завершении действия цикла сортировки на выходе формирователя 2 вьщеляется импульс записи, поступающий на соответствующий вход блока 3. Производится запись информации. Для вьтолнения указанного порядка работы в формирователе 2 предусмотрены

цепи подготовки и задержки импульсов I

Воспроизведение происходит следую1Щ1М образом.

Одновременно с загрузкой производится сравнение кода на выходе регистра 1А с кодом на выходе счетчика 16 При совпадении этих кодов на выходе блока 15 формируется отрицательньш синхроимпульс, разрешающий преобразование цифроаналоговым преобразователем 9 кода с выхода регистра 8 в аналоговый видеосигнал.

Таким образом на выходе устройства формируется импульс, амплитуда которого соответствует яркости объекта, а положению объекта - момент появления на экране.

Преобразователь 9 работает следующим образом.

Сигнал Выполнить в виде положительного импульса безразличной длительности поступает с информационного входа имитатора через дифференцирующую цепочку на инвертор 23. Передний фронт импульса, свидетельствующий о готовности информации к записи, дифференцируется и формируется инвертором 23 в импульс отрицательной полярности, длительность которого .определяется параметрами дифференцирующей цепочки. Триггер 24 переключается, на его выходе устанавливается единичное состояние, и разрешается работа элемента 25 от входа строчных синхроимпульсов через дифференцирующую цепь. Передний фронт первого же строчного синхроимпульса, следующего за импульсом Выполнить, дифференцируется, после чего формируется элементом 25 в отрицательный импульс, а задний фронт строчного синхроимпульса, преобразованного инвертором 36 и продифференцированного, формируется инвертором 36. Импульс с выхода переключает прямой выход триггера 26 в нулевое состояние по началу, а импульс с выхода инвертора 39 - в единичное состояние по концу строчного синхроимпульса.

Перепад напряжения на выходе триггера 26 из нуля в единицу после дифференцирования формируется в отрицательньш импульс инвертором 29, этот импульс в свою очередь дифференцируется , а затем формируется инвертором 32. Таким образом, на выходе формирователя 2 образуется импульс записи, смещенный относительно строчного синхроимпульса. Запись производится на активной части строки, когда завершен процесс перебора адресов блока 3. Триггер 24 переключается в нулевое состояние положительньм перепадом с инвертирующего выхода триггера 26, сформированным инвертором 35.

Блок 4 (фиг. 3) работает следующим образом.

По совпадению логических состояний на входах элементов на их выходах формируются нулевые состояния, которые после инвертирования перемножаются элементом 42; Таким образом, при поразрядном совпадении кодов на выходе элемента 42 образуется нулевое сое тояние. В противном случае выход поддерживается в единичном состоянии. .Мультиплексор 6 и коммутатор 13 (фиг. 4) работают следующим образом. Во время сортировки данных на вход инвертора 45 и элемента 46 с выхода триггера 12 подается единичный уровень, которым разрешается счет адреса блока 3 по цепи генератор 10 элемент 46 - элемент 44 - счетчик 7. Одновременно нулевой уровень с выхода инвертора 45 запрещает прохождение импульсов от генератора 10 через элемент 47 на иход счетчика 16 и импульса Выполнить через элементы 43 и 44 на вход счетчика. В режиме загрузки на вход инвертора 45 и элемента И-НЕ 46 подается нулевой уровень, которым запрещается пр хождение импульсов от задающего генератора элементы И-ИЕ 43 и 44 к счетчику адреса и разрешается прохождение импульсов через элемент И-НЕ 47 к. счетчику координат X импульса Выполнить через элементы И-НЕ 43-44 к счетчику 7. Цифроаналоговый преобразователь 9 (фиг. 5) работает следующим образом. Стробирующий импульс с выхода блог ка 15 инвертируется инвертором 53 и запирает диод 54. При этом разрешается cyм шpoвaниe потенциалов на базе транзистора 5-1 в соответствии с весовым коэффициентом резисторов 49. Общий уровень сигнала определяется резистором 50. Диоды 48 защищают выходы регистра Таким образом, во время действия стробирующего импульса на резисторе 52 формируется импульс амплитудой, со ответствующей коду на входе преобразо вателя 9. Генератор 10 формирует прямоугольные импульсы для того, чтобы его переключения в каждой строке происходили в один и тот же момент и обеспечивали правильную обработку горизонталь ных координат точек. Генератор 10 останавливается на короткое время по приходу строчного синхроимпульса из телевизионной системы и затем стартует из одного и того же состояния синфазио в каждой строке. Счетчик 11 устанавливается в нулевое состояние тем же импульсом, что и генератор 10, счетчик 5 отсчитывает интервалы времени режима сортировки (для 16 объектов - 4 мкс, для 32-8 МКС, 64-16 мкс) и выдает импупьс, поступающий на вход триггера 12 (установленный в единичное состояние синхроимпульсом), который переключается в нулевое состояние. Далее счетчик 11 не останавливается и каждые 4 (8,16) мкс выдает импульс, поступающий на вход триггера 12. По отработке первого интервала работы счетчика 11 триггера 12 (установленный в единичное состояние синхроимпульсом) переключится в нулевое состояние. Затем счетчик 11 не останавливается и каждые 4 (8,16) мкс выдает импульсы на триггер 12. Эти импульсы подтверждают его состояние. Счетчик 7 при этом не изменяет своего состояния. Смена кода адреса счетчика 7 осуществляется в режиме воспроизведения на одну позицию по приходу данных от ЭВМ и импульса Выполнить. При этом на управляющем входе мультиплексора 6 (фиг. 4) присутствует нулевой потенциал, запрещающий прохождение импульсов от генератора 10 через элемент 46 и разрешающий с помощью инвертора 45 прохождение импульса Выполнить на счетный вход счетчика.7. Нулевой потенциал на входе мультиплексора 6 поддерживается триггером 12 в течение всего периода воспроизведения (активной части строки), переключение триггера 12 и соответственно мультиплексора 6 осуществляется только на время сортировки, когда счетчик 7 переключается импульсами от генератора 10 и выполняет полньй. цикл перебора адресов. Затем счетчик 7 устанавливается в то же положение, что и до сортировки. Таким образом осуществляется доступ к адресам памяти устройства для записи новых данных и для воспроизведения уже записанных. Предлагаемый имитатор обладает повьщ1енной точностью за счет того, что положение точечных объектов однозначно определяется входным двоичным кодом прямого замещения и выдерживается на протяжении всего периода отображения. Высокая достоверность изображения обеспечивается высокой разрешающей

способностью цепей воспроизведения, а именно высокой частотой генератора 10, что позволяет позицировать объект на экране с точностью 1/512 от его длины (0,2%).

Имитатор изображения точечных объектов может быть использован для формирования изображения участков звездного неба от задатчика кодов с получением изображения основных на вигационных созвездий. Изображение отличается высокой стабильностью и хорошей адекватностью моделируемому сюжету. Процесс регенерации не за-метен для глаза.

Смена сюжета осуществляется по мере готовности данных,- модифицируемых ЭВМ. При этом изображение смещается, вращается, масштабируется либо изменяются яркостные характеристики объектов.

Периодичность смены фаз изображения может варьироваться в зависимости от динамики объектов.

Для предлагаемого устройства характерна высокая достоверность отображаемой картины, что особенно важно для объектов в динамике, достигается возможностью формирования произвольных композиций точечных объектов в реальном масштабе времени, т.е. в точном соответствии с изменением управляющего воздействия.

Преимуществом предлагаемого устройства является также его простота при высокой сложности задачи моделирования визуальной обстановки и разветвленности алгоритма работы.

Данное устройство позволяет решать задачу подготовки операторов к астроориентации, так как основные астронавигационные приборы имеют поле зрения 10-23°(или близко к этому) и через них можно одновременно увидеть 15-17 звезд, а на участке наибольшей плотности - 30 - 31 звезду.

Увеличение количества изображаемых объектов достигается увеличением объема памяти.

f«j|

Ома о-t-1|zi

ш

и

Nhr-j- l

J

ИМИТАТОР ИЗОБРАЖЕНИЯ ТОЧЕЧНЫХ ОБЪЕКТОВ, содержащий последовательно включенные первый генератор, коммутатор, первый счетчик и первый блок сравнения, последовательно соединенные второй генератор, второй счетчик, второй блок сравнения и первый регистр, выход которого подключен к второму входу первого блока сравнения, и блок индикации, первый и второй входы которого соединены соответственно с первым и вторьм выходами второго генератора, первый выход которого подключен к входу первого генератора, отличающийся тем, что, с целью повышения точности. в него введены последовательно включенные формирователь кодов, формирователь импульсов, блок памяти, второй регистр и цифроаналоговый преобразователь, второй вход и выход которого соединены соответственно с выходом первого блока сравнения и с третьим входом блока индикации, и последовательно включенные третий счетчик, триггер, мультиплексор и четвертый счетчик, выход которого соединен с вторым входом блока памяти, второй выход которого подключен к второму входу первого регистра, а третьи вход i и выход - к второму выходу формирователя кодов и второму входу второго (Л блока сравнения соответственно, выход триггера соединен с входом С коммутатора, второй выход которого подключен к второму входу мультиплексора, третий вход которого соединен с первым выходом формирователя кодов, выход первого генератора подключен к первому входу третьего счетчика, а первый выход второго генератора - к 00 У1 вторым входам третьего счетчика, триггера и формирователя импульсов, второй вход второго регистра соединен со с выходом второго блока сравнения. Од vl

бпвы

Hfxtucff pof

/.

г oti

1ЛВходы

J

oВходы (

TJ

;4j|-

выход 1

1,6

Вшод2

tf7iо

и„

KF-i